1、 “课题式”一体化教学模式的教学策略探讨以基于单片机的汽车智能空气调节系统项目教学设计为例 王越 周泳鑫 广州市公用事业技师学院 基金：中国交通教育研究会 2014-2016 年度教育科学研究课题基于单片机的汽车空气环境智能调节系统设计及其项目教学研究 (课题编号:交教研 1402-32) 阶段性成果近年来, 随着经济转型升级的不断深入以及国家创新驱动发展战略的实施, 企业在国家技术创新的主体地位不断凸显。2012 年国内发明专利授权数显示, 企业所占比重高达 54.7%, 以产品研发和改进为核心的企业技术创新体系在其中发挥了重要作用, 而工作在生产一线的技术工人则是提供产品研发和技术改进思路
2、的重要源泉。具备创新思维和实践能力的技术工人, 能够为企业提供切实可行的技术革新解决方案, 其经济价值有时甚至高于在实验室中数十年磨一剑的基础性研发成果。因此, 创新型人才的培养, 不应是高等院校理工学科的专利, 技能型人才的创新思维培养不可偏废。一、“课题式”一体化教学模式的提出培养技能型人才的创新思维, 是对传统技能型人才培养模式的重大挑战。尽管技能型人才的教学改革进行多年, 从对课本的“照本宣科”发展到一体化教学模式的广泛应用, 其人才培养的核心理念“学以致用”却始终没有改变。衡量技能型人才的标准即为熟练应用技术专业知识, 完成相应技术工种的安装、组装、维修等具体工程任务。为了保证产品质
3、量的唯一性, 对生产工人的创新意识不做任何激励, 一线技能人才的目标就是成为“一颗坚定的螺丝钉”。培养技能型人才的创新意识正是要打破这种传统的职业定位, 将技能型人才的培养理念从“学以致用”向“熟能生巧、用以致创”转变, 引导技能人才在完成一线生产工作的同时, 不断思考工作原理、工作技巧、技术改造的可能性, 从而实现产品和技术在日常生产中的持续改进和革新, 提高生产效率和技术水平。在这其中, 技能人才的主动创新意识和创新能力培养是不可或缺的, 也是目前普通的一体化教学模式无法满足的, “课题式”一体化教学模式应运而生。“课题式”一体化教学, 在构建一定的专业知识架构基础上, 以学生自选创新课题
4、为载体, 以实现技术创新为目标, 结合教师指导, 通过学生自主学习和实践, 达到知识点掌握及操作技能提升的教学目的。学生自选创新课题是“课题式”一体化教学的核心特征。二、“课题式”一体化教学实施需解决的核心问题“课题式”一体化教学模式是新时期技能型人才培养的重要手段, 但不是唯一手段。它贯穿在基础理论讲授、基础技术实操训练以及安全生产教育等多项生产技能的培养中。在“课题式”一体化教学的实施中尤其要注意处理好以下三项关系。1. 基础知识架构与项目知识应用之间的关系作为教学项目的一种, “课题式”一体化教学的课题不可避免地存在着知识点覆盖不到位的情况。所谓“熟能生巧”, 课题研究往往贯穿课程全部课
5、时, 学生容易对课题运用到的知识点印象深刻而忽略了对其他未覆盖的知识点的学习。这就要求教师在进行课题指导时有意识地铺开专业的整个知识框架, 让学生对该课题知识的所属位置形成体系性的认识, 既能从微观技术的层面也能从宏观知识体系的层面把握课题项目的创新目标。2. 专业技能发展与综合能力平衡之间的关系知识能力、方法能力和社会能力是一体化教学模式重视发展的学生的三大能力。通过“课题式”的一体化教学, 学生的相应专业能力 (即知识能力) 必然获得较大提升, 但同时也要注意, 进入就业市场, 方法能力和社会能力显得更为重要。在课题完成过程中, 教师要注意引导学生客观对待、利用团队智慧的结晶, 分配好相关
6、利益, 学会处理人与人之间的关系, 以及产品研发和市场推广等现实问题的关系。3. 学生创新能力与课题团队合作之间的关系尽管本文大力提倡技能型人才创新思维的培养, 但每个学生的能力特长不同, 并不是每一个人都擅长进行创新思考、从事创新活动。“课题式”一体化教学不要求每个学生独立完成创新课题, 而是提出学生在自主选择创新项目后, 根据项目分工和自身特长组成课题团队, 以团体合作的方式, 集齐众智完成课题。三、“课题式”一体化教学的组织实施以基于单片机的汽车智能空气调节系统项目教学设计为例笔者在教授汽车电路和单片机原理与应用等汽车、机电一体化相关专业课程时, 以项目创新过程为载体, 开展了“课题式”
7、一体化教学尝试。其中一组学生立项“基于单片机的汽车智能空气调节系统”创新设计项目, 在教师的指导下, 顺利完成创新设计, 并获得了国家实用新型专利, 较好地贯彻了“课题式”一体化教学思维。1. 课题选题的确定“课题式”一体化教学的课题选定, 通过学生日常观察、思考、发现而得出。在“汽车”这个主题下, 教师引导学生关注汽车乘车的舒适性、汽车行驶的效能等方面, 启发学生发现汽车运行的小问题、新问题, 树立以解决实际问题为出发点的选题思路。本设计即在一次汽车行驶中, 受到前方垃圾车臭气的启发而确立的选题。人体对空气质量的感知依靠乘车人自体感知来进行操控的空气循环功能, 具有滞后性及不可靠性, 在汽车
8、电路中加装汽车空气环境智能调节系统, 则能够实现车内空气环境的自动调节与治理。2. 知识框架的搭建拟定课题的设计方案, 即为知识框架的搭建阶段。本设计以单片机作为微处理器主控芯片, 通过一氧化碳传感器、氧气传感器、空气清洁度传感器测定车内外空气质量, 并进行对比, 自动调取最优的换气程度方案, 通过对空气内外循环装置、车窗和天窗的开合进行控制。因此, 单片机操作原理、传感器操作原理、控制电路运行原理都在设计系统时学习掌握。3. 材料采购与编程训练设计方案确定后, 课题进入样机制作阶段, 此时学生需要在考虑技术先进性的同时, 思考产品创新的经济价值等更为实际的问题。在充分的市场调研后, 该设计采
9、用了 STC12C5A60S2 单片机、MQ-7 气体传感器 (一氧化碳) 、MQ135 气体传感器 (臭气) 、KE-25 气体传感器 (氧) 等原件, 均经过测试灵敏度、成本等因素的综合考虑。控制电路编程是本设计的核心难点。学生首先要理顺控制电路的开合逻辑, 绘制流程图。其次绘制相应电路图。然后运用程序语言写入程序。在反复的试错和轮流组装练习中达到团队每位成员都能熟练掌握流程图、电路图、编程语言写入等技能, 圆满完成样机安装和调试任务。4. 市场推广作为一项学习任务, 本设计试运行成功即达到了课程目的。但作为一项严肃的创新设计, 作品制作完成则是一个新的开始。学校不仅要教会学生开展创新活动, 更要教会学生树立创新意识, 学会应用创新。笔者带领该团队就设计申请了国家实用新型专利, 并参加各类创新设计大赛, 开启学生应用创新成果的思维, 提升学生的社会综合适应能力。
